Forskning på langsiktig-ytelse og permeasjonsegenskaper ved hydrogentransport via polyetylenrørledninger

Hydrogen, som en viktig energibærer, spiller en stadig viktigere rolle for å fremme den grønne energiomstillingen. Den kan produseres ved bruk av overskuddselektrisitet fra fornybare energikilder og fungerer som en kjernekomponent i energistrategien «Power-to-X». Det kan transporteres gjennom eksisterende polymerrørledningsnettverk. Konvertering av naturgassrørledninger til hydrogentransportapplikasjoner krever imidlertid en systematisk vurdering av deres kortsiktige og langsiktige{- innvirkning på polymerrørledninger, spesielt problemer knyttet til hydrogengjennomtrengning og gasstap.
Tidligere studier har vist at den kortsiktige-påvirkningen av hydrogen på polyetylenrør er relativt begrenset, men dens langsiktige-effekter - spesielt på levetiden til rørene - er ikke fullt ut undersøkt. Denne studien fokuserer på å evaluere endringen i levetiden til et PE100-RC-rør etter å ha vært utsatt for 8,9 bar hydrogen i to år. Gjennom den sykliske sprekkstavtesten ble det funnet at CRB-feilkurven kun viste en liten helningsendring. Lignende fenomener skjedde også i en annen PE100-RC-rørtest som ble utsatt for 10 bar vanntrykk i 1000 timer. Endringene observert i CRB-testen og ytelsen mot langsom sprekkforplantning kan skyldes materialmorfologiendringene forårsaket av trykk, og er ikke relatert til selve hydrogeneksponeringen. Derfor kan det konkluderes med at hydrogeneksponering ikke har hatt en vesentlig innvirkning på den anti-sakte sprekkforplantningsytelsen og levetiden til polyetylenrør.
Som det minste gassmolekylet er permeabiliteten til hydrogengass i PE-rør omtrent fire ganger større enn gasstap sammenlignet med naturgass. I semi-krystallinske polymerer er permeabiliteten til gass i den krystallinske fasen mye lavere enn i den amorfe fasen. For å utforske forholdet mellom morfologien til polyetylen og dets permeabilitet, analyserte forskerteamet syv typer PE-rør produsert ved bruk av forskjellige sprøytestøpingsprosessparametere. Forskjellen i krystallinitet målt ved infrarød spektroskopi var så høy som 25 %, men permeabilitetskoeffisienten endret seg bare med 13 %, noe som indikerer at påvirkningen av krystallinitet på hydrogengassgjennomtrengning er relativt begrenset. En dypere forståelse av dette forholdet vil bidra til å optimalisere anti-permeasjonsytelsen til PE-rør i fremtiden og gi et teoretisk grunnlag for innvirkningen av materialmorfologiendringer på permeasjonsatferd under lang-bruk.